《電子技術(shù)應(yīng)用》
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雙正激變換器軟開關(guān)拓?fù)涞姆治雠c評(píng)價(jià)
摘要: 雙正激變換器廣泛應(yīng)用于中,、大功率場(chǎng)合,為了提高變換器的功率密度和效率,必須提高開關(guān)頻率并減少開關(guān)損耗,這就要求開關(guān)管工作在軟開關(guān)方式。本文系統(tǒng)的分析了雙正激變換器軟開關(guān)拓?fù)涞闹饕ぷ髟怼?yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合,,并選取一種新型的雙正激軟開關(guān)組合變換器拓?fù)渥鳛楦邏褐绷鬏斎牒娇侦o止變流器的DC/DC級(jí)拓?fù)洌晒ρ兄屏艘慌_(tái)4KW的原理樣機(jī),并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
Abstract:
Key words :

  1. 引言

  雙正激變換器" title="正激變換器">正激變換器克服了正激變換器中開關(guān)電壓應(yīng)力高的缺點(diǎn),,每個(gè)開關(guān)管只需承受輸入直流電壓,不需要采用特殊的磁復(fù)位電路就可以保證變壓器的可靠磁復(fù)位,。它的每一個(gè)橋臂都是由一個(gè)二極管與一個(gè)開關(guān)管串聯(lián)組成,,不存在橋臂直通的危險(xiǎn),可靠性高。因此雙正激變換器具有其它變換器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),,成為目前中大功率變換器中應(yīng)用最多的拓?fù)?/a>" title="拓?fù)?>拓?fù)?/a>之一,。雙正激組合變換器通過(guò)對(duì)雙正激變換器進(jìn)行并、串組合,,可以克服其占空比只能小于0.5的缺點(diǎn),,提高變壓器的利用率和變換器的等效占空比,適合應(yīng)用于高輸入和輸出電壓的大功率場(chǎng)合[1,2] ,。

  現(xiàn)代電源的發(fā)展方向是高頻化,、小型化,、模塊化,、智能化,實(shí)現(xiàn)變換器的高功率密度,、高效率和高可靠性,。提高開關(guān)頻率,減小磁性元件的體積和重量是提高變換器功率密度的有效措施,。但是在硬開關(guān)狀態(tài)下工作的變換器,,隨著開關(guān)頻率的上升,一方面開關(guān)器件的開關(guān)損耗會(huì)成正比地增大,,無(wú)源元件的損耗大幅度增加,效率大大降低,;另一方面,過(guò)高的dv/dt和di/dt會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾(EMI),影響變換器的可靠性,。為了改善高頻變換器開關(guān)的工作條件,減小開關(guān)損耗和電磁干擾,各種軟開關(guān)" title="軟開關(guān)">軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用而生,,包括無(wú)源軟開關(guān)技術(shù)與ZVS/ZCS諧振、準(zhǔn)諧振,、ZVS/ZCS-PWM,、ZVT/ZCT-PWM等有源軟開關(guān)技術(shù)。

  近年來(lái)國(guó)內(nèi)外廣大學(xué)者對(duì)雙正激及其組合變換器的軟開關(guān)技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,。軟開關(guān)拓?fù)浯篌w上可分為三類,,即應(yīng)用無(wú)源輔助電路的無(wú)源軟開關(guān)拓?fù)洌粦?yīng)用有源輔助電路的有源軟開關(guān)拓?fù)?;不需輔助電路的軟開關(guān)拓?fù)?。本文系統(tǒng)地分析了這三類軟開關(guān)拓?fù)洌赋龈鞣N拓?fù)涞奶攸c(diǎn)和適用場(chǎng)合,,給出簡(jiǎn)單的分析和評(píng)價(jià),,并選擇了一種新型的ZVS雙正激組合變換器,作為高壓直流輸入航空靜止變流器DC/DC級(jí)拓?fù)?,成功研制了一臺(tái)4KW的雙正激組合變換器,,滿載時(shí)效率高達(dá)95.51%。

  2. 應(yīng)用無(wú)源輔助電路的無(wú)源軟開關(guān)拓?fù)?/strong>

  2.1 原邊箝位型ZVZCS雙正激變換器

  文獻(xiàn)[3]提出了一種原邊箝位型ZVZCS雙正激變換器如圖1所示。原邊箝位電路由輔助電感Lr和兩個(gè)箝位二極管D3,、D4組成,。

原邊箝位型ZVZCS雙正激變換器

圖1 原邊箝位型ZVZCS雙正激變換器

  S1和S2開通時(shí)Lr的電流從零開始線性上升,從而減小了D6關(guān)斷時(shí)的di/dt和電壓尖峰,,S1和S2為零電流開通,。S1和S2關(guān)斷時(shí)負(fù)載電流對(duì)開關(guān)管的結(jié)電容充電,S1和S2為零電壓關(guān)斷,。該拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是:通過(guò)簡(jiǎn)單的無(wú)源箝位電路減小了副邊續(xù)流二極管反向恢復(fù)引起的電壓尖峰,,降低了電磁干擾,實(shí)現(xiàn)了開關(guān)管的零電流開通和零電壓關(guān)斷,,適合應(yīng)用于高壓輸出的大功率場(chǎng)合,。缺點(diǎn)是變換器的開關(guān)管為容性開通。

  2.2 一種雙正激電路的軟關(guān)斷拓?fù)?/strong>

  文獻(xiàn)[4]提出了一種雙正激電路的軟關(guān)斷拓?fù)淙鐖D2所示,。通過(guò)比開關(guān)結(jié)電容大得多的諧振電容C1,、C2限制開關(guān)電壓的上升速度,從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的ZVS關(guān)斷,。由Lr,、C1、C2 D3,、D4和D5構(gòu)成的箝位電路是無(wú)損的,,并能將變壓器漏感所存儲(chǔ)的能量全部返回到輸入電源中。但是開關(guān)管開通時(shí),,諧振電流從開關(guān)管流過(guò),,增加了開關(guān)管的電流應(yīng)力,而且開關(guān)管為硬開通,,對(duì)大功率雙正激電路效率的提高有較大的實(shí)用價(jià)值,。

一種雙正激電路的軟關(guān)斷拓?fù)? border=

圖2 一種雙正激電路的軟關(guān)斷拓?fù)?/p>

  2.3 無(wú)源ZVT雙正激變換器

  圖3示出了一種無(wú)源ZVT 雙正激變換器[5] ,它通過(guò)在變壓器原邊增加輔助電路,,實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓關(guān)斷,。其工作原理為:當(dāng)兩個(gè)開關(guān)管開通時(shí),諧振電容Cr 和諧振電感Lr通過(guò)開關(guān)S2 及二極管D3諧振,,將Cr上的電壓改變極性,,在開關(guān)管關(guān)斷時(shí),由于Cr比開關(guān)管的結(jié)電容大得多,,因此限制了開關(guān)管電壓的上升速度,,從而實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。這種變換器的優(yōu)點(diǎn)是不需要增加有源開關(guān)器件,,因此電路簡(jiǎn)單,。但是由于在開關(guān)開通時(shí),,諧振電流要從下管S2流通,因此增加了下管的電流應(yīng)力,,而且開關(guān)管為硬開通,開通損耗較大,。

無(wú)源ZVT雙正激變換器

圖3 無(wú)源ZVT雙正激變換器

  2.4 無(wú)損緩沖ZVZCS雙正激變換器

  文獻(xiàn)[6]提出了一種無(wú)損緩沖ZVZCS雙正激電路如圖4所示。通過(guò)輔助電感Lr實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電流開通,,由諧振電容Cr實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓關(guān)斷,。該變換器在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),通態(tài)損耗較小,,而且緩沖電路是無(wú)損的,。

無(wú)損緩沖ZVZCS雙正激電路

圖4 無(wú)損緩沖ZVZCS雙正激電路

  2.5 帶能量吸收電路的軟開關(guān)雙正激變換器

  文獻(xiàn)[7]提出了一種開關(guān)管和副邊整流二極管帶能量吸收緩沖電路的雙正激電路如圖5所示。無(wú)損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了原邊開關(guān)管的零電流開通,、零電壓關(guān)斷和副邊整流二極管的零電流開通,,并且副邊整流二極管不存在電壓尖峰和反向恢復(fù)損耗。該電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,,需要附加2套緩沖電路,。

帶能量吸收緩沖電路的軟開關(guān)雙正激變換器

圖5 帶能量吸收緩沖電路的軟開關(guān)雙正激變換器

  2.6 橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[8]提出了一種橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器如圖6所示,,將兩個(gè)雙正激變換器的串聯(lián)組合,,副邊采用倍流整流電路,適用于高輸入電壓,、低壓大電流輸出的場(chǎng)合,。開關(guān)管承受的電壓僅為輸入直流電壓的一半。利用耦合電感中儲(chǔ)存的能量實(shí)現(xiàn)開的零電壓開關(guān),,同時(shí)采用移相控制技術(shù)調(diào)節(jié)輸出電壓和實(shí)現(xiàn)軟開關(guān),。由于采用了帶兩個(gè)原邊繞組的變壓器,所以能夠使變壓器磁芯工作在雙象限和實(shí)現(xiàn)輸入電容電壓的自動(dòng)均壓,。該電路的缺點(diǎn)是每個(gè)橋臂上的輔助電路增加了開關(guān)管的電流應(yīng)力,,電路的導(dǎo)通損耗比較大,輔助電路較復(fù)雜,。

 

橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

圖6 橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

  2.7 改進(jìn)的橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[9]提出了一種改進(jìn)的橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器如圖7所示,,不僅具有圖6電路所具有的優(yōu)點(diǎn),而且不需要采用圖6電路所示的輔助電路,。通過(guò)PWM控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷,,利用偶合的諧振電感Lr1和Lr2實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通,但是軟開關(guān)范圍受一定的限制,。由于輸入電容的自動(dòng)均壓方式是通過(guò)原邊電流流經(jīng)開關(guān)管和變壓器在兩個(gè)電容之間相互傳遞能量實(shí)現(xiàn)的,,因而會(huì)增加開關(guān)管的電流應(yīng)力和導(dǎo)通損耗。而且副邊整流二極管的電壓應(yīng)力較大,,不適合應(yīng)用在高輸出電壓場(chǎng)合,。該變換器適用于高輸入電壓,、低壓大電流輸出的大功率場(chǎng)合。

改進(jìn)的橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

圖7 改進(jìn)的橋臂互感型軟開關(guān)雙正激組合變換器

  3. 應(yīng)用有源輔助電路的有源軟開關(guān)拓?fù)?/strong>

  3.1 有源箝位軟開關(guān)雙正激變換器

  文獻(xiàn)[10]提出了一種有源箝位軟開關(guān)雙正激變換器如圖8所示,。通過(guò)在變壓器的原邊并聯(lián)一個(gè)由Sa,、Ca、Da構(gòu)成的有源箝位網(wǎng)絡(luò),,不僅可以箝位開關(guān)管的電壓,,還可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)管和輔管的零電壓開通。同時(shí)變壓器勵(lì)磁電流雙向流動(dòng),,提高了變壓器磁芯的利用率,。電路工作于準(zhǔn)方波模式,可以進(jìn)行恒頻PWM控制,,電磁兼容性好,。

有源箝位軟開關(guān)雙正激變換器

圖8 有源箝位軟開關(guān)雙正激變換器

  3.2 一種新型的有源箝位雙正激變換器

  為了減小變換器原邊開關(guān)管和副邊二極管的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗,文獻(xiàn)[11]提出了一種新型的有源箝位雙正激變換器如圖9所示,,利用2個(gè)開關(guān)管Sa1,、Sa2代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙正激電路原邊的2個(gè)箝位二極管,同時(shí)加入一個(gè)箝位電容,,實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管和輔管的ZVS開通,。該拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,而且輔管Sa1,、Sa2可以選用電壓定額較低的開關(guān)管,。該變換器適用于寬輸入電壓范圍的中、低壓場(chǎng)合,,但是輔管的引入增加了電路控制的復(fù)雜性,。

一種新型的有源箝位雙正激變換器

圖9 一種新型的有源箝位雙正激變換器

  3.3 一種有源軟開關(guān)雙正激變換器

  文獻(xiàn)[12]提出了一種有源軟開關(guān)雙正激變換器如圖10所示。輔助諧振網(wǎng)絡(luò)的輔管可以零電流開通,,ZVS關(guān)斷,,同時(shí)實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管S1的零電壓零電流開通、零電壓關(guān)斷和S2的零電流開通,。該拓?fù)涞娜秉c(diǎn)輔助電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,,開關(guān)管S2是硬關(guān)斷,而且存在容性開通損耗,。

一種有源軟開關(guān)雙正激變換器

圖10 一種有源軟開關(guān)雙正激變換器

  3.4 串聯(lián)組合式ZVS雙正激變換器

  圖11所示電路[13]是由兩個(gè)ZVS雙正激變換器串聯(lián)組成,。它可以實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管的零電壓開通和輔管的零電流開通、零電壓零電流關(guān)斷,。在主開關(guān)管開通前超前導(dǎo)通輔管Sa1(或Sa2),通過(guò)Lr1(或Lr2)和Cr1(或Cr2)諧振,,使諧振電容上的電壓達(dá)到Vin/2,然后開通主開關(guān)管。由于該電路采用了帶兩個(gè)原邊的變壓器,,所以它能實(shí)現(xiàn)磁芯的雙象限工作和輸入電容的自動(dòng)均壓,,適合應(yīng)用在高電壓輸入的大功率場(chǎng)合,。但是副邊整流二極管的電壓為兩倍的副邊電壓,因而限制了變換器在高輸出電壓領(lǐng)域的應(yīng)用,。

  3.5 有源ZVT雙正激變換器

  文獻(xiàn)[14]提出了一種有源ZVT雙正激變換器如圖12所示,。其基本原理與圖4所示的無(wú)源ZVT電路一樣,也是通過(guò)比開關(guān)結(jié)電容大得多的諧振電容Cr限制開關(guān)電壓上升速度,,從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)ZVS關(guān)斷,。與圖4不同的是,諧振回路與主回路完全分開,,在諧振網(wǎng)絡(luò)中增加了諧振開關(guān)Sa,,諧振電流不從下管中流過(guò),因此不增加變換器主開關(guān)管的電流應(yīng)力,。而且通過(guò)在S1,、S2開通之前很短的時(shí)間內(nèi)超前開通諧振開關(guān)Sa,能夠?qū)崿F(xiàn)S1,、S2的零電壓開通,。該帶電路的缺點(diǎn)是Sa零電流開關(guān),但為容性開通,,而且這種變換器增加了電路的復(fù)雜性,。

有源ZVT雙正激變換器

圖12 有源ZVT雙正激變換器

  3.6 ZVT交錯(cuò)并聯(lián)雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[15]提出了一種ZVT交錯(cuò)并聯(lián)雙正激組合變換器,如圖13所示,,采用一套輔助電路實(shí)現(xiàn)整個(gè)組合變換器的主開關(guān)管的ZVS,。輔助電路由兩個(gè)開關(guān)管Sa1、Sa2,、D5、D6有和諧振電容Cr組成,,將變壓器漏感和勵(lì)磁電感作為諧振電感,,減少了外加諧振電感帶來(lái)的損耗。但是輔管是零電流開關(guān),,存在容性開通損耗,。

ZVT交錯(cuò)并聯(lián)雙正激組合變換器

圖13 ZVT交錯(cuò)并聯(lián)雙正激組合變換器

  3.7 ZCT雙正激變換器

  文獻(xiàn)[16]提出了ZCT雙正激變換器,如圖14所示,,在每個(gè)開關(guān)管旁并聯(lián)一個(gè)諧振回路,,在主開關(guān)管關(guān)斷之前開通諧振開關(guān),通過(guò)諧振回路的諧振,,將主開關(guān)管的電流轉(zhuǎn)移到諧振回路中,,從而實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管的零電流關(guān)斷,諧振開關(guān)在諧振電流過(guò)零時(shí)自然關(guān)斷,。ZCT雙正激變換器特別適合于以IGBT 作主開關(guān)管的應(yīng)用場(chǎng)合,,可以避免IGBT 關(guān)斷時(shí)由拖尾電流引起的關(guān)斷損耗,。但是主開關(guān)管是硬開通,而且需要兩個(gè)輔助開關(guān)和兩套輔助電路,,因此電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,。

 

ZCT雙正激變換器

圖14 ZCT雙正激變換器

  3.8 廣義軟開關(guān)-PWM雙正激變換器

  廣義軟開關(guān),就是用有源或無(wú)源的無(wú)損吸收電路,,使開關(guān)過(guò)程軟化,,實(shí)現(xiàn)近似零電壓開通或近似零電流關(guān)斷,減少開關(guān)損耗,,同時(shí)降低整流二極管的反向恢復(fù)損耗,。它可以達(dá)到與傳統(tǒng)ZVT或ZCT軟開關(guān)幾乎相同的指標(biāo),但比傳統(tǒng)軟開關(guān)具有電路簡(jiǎn)單,,成本低廉,,可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。圖15所示是一種廣義軟開關(guān)-PWM雙正激變換器[17,18],,原理簡(jiǎn)述如下:主開關(guān)管S1,、S2以及輔管Sa同時(shí)開通,回路中Lr限制了主開關(guān)管的電流上升率,,減小了開通損耗,。S1先關(guān)斷,變壓器電流對(duì)C1充電,,C1上的電壓不能突變,,因此S1電壓上升電壓斜率受到限制,關(guān)斷損耗減小,。令Sa先于S2關(guān)斷,,當(dāng)S2關(guān)斷時(shí),器電流對(duì)C2充電,,和S1關(guān)斷情況相同,,減小了S2的關(guān)斷損耗。該電路的特點(diǎn)是:變壓器和吸收電感的儲(chǔ)能可回饋給電源,,輔管Sa可實(shí)現(xiàn)ZVS,,S1、S2雖然不是零電壓開通,,也不是零電流關(guān)斷,,但是有源無(wú)損吸收電路有效地軟化了開關(guān)過(guò)程。但是吸收電路需增加輔助開關(guān)管,,控制較復(fù)雜,。

廣義軟開關(guān)-PWM雙正激變換器

圖15 廣義軟開關(guān)-PWM雙正激變換器

  4. 不需輔助電路的軟開關(guān)拓?fù)?/strong>

  4.1 雙橋式ZVS雙正激組合變換器

  圖16提出了一種雙橋式ZVS雙正激組合變換器[19],兩個(gè)雙正激變換器在原邊串聯(lián),,共用一個(gè)高頻變壓器,,通過(guò)移相控制,,并利用變壓器漏感和勵(lì)磁電感實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通。變壓器磁芯的雙象限磁化實(shí)現(xiàn)了輸入電容的自動(dòng)均壓,。該電路適用于高輸入,、輸出電壓,大電流輸出的場(chǎng)合,,但是通態(tài)損耗較大,。

雙橋式ZVS雙正激變換器

圖16 雙橋式ZVS雙正激變換器

  4.2 ZVZCS PWM交錯(cuò)并聯(lián)的雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[20]提出了一種ZVZCS PWM并聯(lián)的雙正激組合變換器如圖17所示,副邊采用耦合的濾波電感以減小空載電流和環(huán)流電流,,Ls1,、Ls2是變壓器的副邊漏感。通過(guò)PWM控制,,不需輔助電路就實(shí)現(xiàn)了S1,、S2的ZVS和S3、S4的ZCS,,減小了原邊和副邊的空載和環(huán)流電流,,降低了通態(tài)損耗。它適合用于高壓輸入,、IGBT做開關(guān)管的場(chǎng)合,。

ZVZCS PWM交錯(cuò)并聯(lián)的雙正激組合變換器

圖17 ZVZCS PWM交錯(cuò)并聯(lián)的雙正激組合變換器

  4.3 新型的ZVZCS雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[21]提出了一種新型的ZVZCS PWM交錯(cuò)并聯(lián)的雙正激組合變換器如圖18所示。兩個(gè)相同的雙正激變換器在原邊串聯(lián),,采用一個(gè)帶兩個(gè)原邊繞組和兩個(gè)副邊繞組的高頻變壓器,,采用PWM技術(shù)減少空載和環(huán)流電流,降低了導(dǎo)通損耗,。在較寬的負(fù)載范圍內(nèi)不需采用任何有源或無(wú)源輔助電路,,由變壓器漏感電流實(shí)現(xiàn)了S1、S3的零電壓零電流開通,、零電壓關(guān)斷,,利用漏感電流和環(huán)流電流實(shí)現(xiàn)S2、S4的零電流開通,、零電壓關(guān)斷。4個(gè)開關(guān)管類似全橋變換器工作,,磁芯元件和濾波器體積都很小,。該變換器的優(yōu)點(diǎn)是變壓器原邊側(cè)沒(méi)有環(huán)流存在,但是需要兩個(gè)相同的原邊繞組,,銅損較大,。此外S2、S4為零電流開通,,用MOSFET作開關(guān)管時(shí)存在容性開通損耗,。適用于高輸入電壓的大功率場(chǎng)合,。

新型的ZVZCS雙正激組合變換器

圖18新型的ZVZCS雙正激組合變換器

  4.4 ZVS三電平雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[22]提出了一種新型的ZVS三電平雙正激組合變換器,如圖19所示,。它由兩個(gè)雙正激電路串聯(lián)構(gòu)成,,經(jīng)過(guò)一個(gè)有兩個(gè)原邊繞組的高頻變壓器實(shí)行隔離輸出。利用集成在高頻變壓器中的副邊漏感,,通過(guò)PWM控制實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的ZVS,。該變換器的開關(guān)管所承受的電壓應(yīng)力為輸入直流電壓的一半,因此適用于高電壓輸入場(chǎng)合,。文獻(xiàn)最后給出了采用全波整流和倍流整流的ZVS三電平雙正激組合變換器拓?fù)洹?/p>

ZVS三電平雙正激組合變換器

圖19 ZVS三電平雙正激組合變換器

  4.5 新型的ZVS雙正激組合變換器

  文獻(xiàn)[23]提出了一種新型的ZVS雙正激組合變換器,,如圖20所示。主電路原邊部分由交錯(cuò)并聯(lián)的雙正激組合變換器簡(jiǎn)化而來(lái),,原邊只用兩個(gè)續(xù)流二極管,,電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。而且采用變壓器的磁集成技術(shù),,高頻變壓器磁芯雙向磁化,,提高了磁芯的利用率,進(jìn)一步減小了體積,,提高了變換器的功率密度,。此外,該變換器還具有如下一些特點(diǎn):

  (1)變換器采用開環(huán)控制,,在接近100%的等效占空比下工作,,變換效率高;(2)可以通過(guò)變壓器漏感(或串聯(lián)電感)能量實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管的零電壓開通,,同時(shí)降低了副邊整流二極管的反向恢復(fù)損耗,,大大提高了效率;(3)輸出濾波電路不含濾波電感,,這樣由于輸出濾波電容的箝位作用,,大大減小了副邊整流二極管的電壓尖峰。該變換器起著隔離和變壓的作用,,輸出電壓隨輸入電壓和負(fù)載變化,,所以適合應(yīng)用于輸入電壓變化范圍較小的兩級(jí)或多級(jí)系統(tǒng)中。

 

新型的ZVS雙正激組合變換器

圖20新型的ZVS雙正激組合變換器

  本文選用這種新型的ZVS雙正激組合變換器,,作為高壓直流輸入航空靜止變流器DC/DC級(jí)拓?fù)?,采用?串組合方式成功研制了一臺(tái)4KW的DC/DC變換器(實(shí)驗(yàn)電路如圖21)。

變換器實(shí)驗(yàn)電路圖

圖21變換器實(shí)驗(yàn)電路圖

  實(shí)驗(yàn)主要數(shù)據(jù)為:輸入直流電壓:Vin=270V,;輸出直流電壓:Vo=360V,;D=0.483;變壓器磁芯:雙EE55B。變壓器原副邊變比:K=13:11,;變壓器原邊漏感(包括串聯(lián)電感):Ls1= Ls2= Ls3= Ls4=26uH,;開關(guān)管(S1~S8):IXTK48N50(Rds(on)=0.10 , Cds="620pF");原邊續(xù)流二極管(D1~D4):DSEI60-06A,;副邊整流二極管(D5~D8):DSEI60-10A ,。輸出濾波電容:Cf1= Cf2=470uF;開關(guān)頻率:fs=100kHz,。

ZVS開關(guān)波形

圖22 ZVS開關(guān)波形(2us/div)

 ?。–H1:S1漏源電壓 100V/div;CH2:S1驅(qū)動(dòng)電壓 20V/div)

  圖23滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓,、副邊電壓,、電流波形(2us/div) (CH1:S1驅(qū)動(dòng)電壓 20V/div;CH2:變壓器副邊電壓 250V/div,;CH3:變壓器副邊電流 10A/div)

  圖22是開關(guān)管S1的驅(qū)動(dòng)電壓和漏源電壓的波形,,從圖中可以看出S1實(shí)現(xiàn)了ZVS。圖23給出了滿載時(shí)副邊電壓和電流的波形,。由于輸出濾波電容的箝位,,副邊幾乎沒(méi)有電壓尖峰。圖24給出了變換器效率和輸出功率的關(guān)系曲線,,滿載時(shí)效率高達(dá)95.51%,。

滿載時(shí)副邊電壓和電流的波形

圖23 滿載時(shí)副邊電壓和電流的波形

效率與輸出功率的關(guān)系曲線

圖24 效率與輸出功率的關(guān)系曲線

  5. 結(jié)論

  本文對(duì)應(yīng)用無(wú)源輔助電路、有源輔助電路和不需附加輔助電路的三類雙正激軟開關(guān)拓?fù)溥M(jìn)行了系統(tǒng)的分析和評(píng)價(jià),,并選擇一種新型的雙正激軟開關(guān)拓?fù)渥鳛楦邏褐绷鬏斎牒娇侦o止變流器的DC/DC級(jí)拓?fù)?,成功研制了一臺(tái)4KW的樣機(jī),最后給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,。本文的分析將有助于在不同的應(yīng)用場(chǎng)合選擇最合適的雙正激變換器的軟開關(guān)拓?fù)洹?/p>

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